Producto químico ideal sensores son dispositivos portátiles, económicos e infalibles que reaccionan con selectividad ideal e instantánea a un analito particular en cualquier medio preferido para generar una señal de salida mensurable en cualquier concentración de analito requerida. Generalmente, estos sensores son dispositivos (o) instrumentos que deciden la concentración, presencia detectable (o) cantidad de analito. La complejidad de la aplicación del sensor químico está relacionada con las complejidades técnicas relacionadas con estas determinaciones y la naturaleza específica del material químico a analizar. Los aspectos de selectividad y sensibilidad de la detección química pueden verse afectados por los aspectos dimensionales, de fase y temporales de la determinación preferida. El analito puede estar disponible en fase líquida o sólida en diferentes escalas dimensionales que van desde litros a picolitros. Este artículo proporciona información breve sobre un sensor químico , su funcionamiento y sus aplicaciones.
¿Qué es un sensor químico?
Un sensor que se utiliza para medir y detectar cantidades químicas dentro de un analito (composición, existencia de un elemento (o) ion particular, actividad química, concentración) para convertirlos en datos electrónicos se conoce como sensor químico. Estos sensores se utilizan principalmente en innumerables aplicaciones que incluyen sistemas de detección domésticos, médicos, nanotecnología y automoción.
Estructura del sensor químico
La estructura del sensor químico se muestra a continuación. Este sensor está fabricado con dos componentes importantes; el receptor o material sensor y el transductor. El material sensor interactúa con el analito objetivo de diferentes maneras según el tipo de sensor. El resultado de esta interacción es la transformación de una propiedad material como la conductividad eléctrica y la masa.
El siguiente componente de este sensor es el transductor , que es responsable de tomar los datos químicos de la interacción entre el receptor y el analito y convertirlos en una señal electrónica. Después de eso, estos datos se pasan a una computadora (o) a un componente mecánico.
El sensor químico funciona según el principio de reacción electroquímica para convertir la composición y concentración de compuestos químicos orgánicos e inorgánicos en señales eléctricas.
Circuito del sensor químico y su funcionamiento
Este circuito describe cómo funciona el sensor de monóxido de carbono. Este sensor tiene tres electrodos que están sumergidos dentro de un electrolito líquido. Estos tres electrodos son principalmente el electrodo de trabajo, el contraelectrodo y el electrodo de referencia, pero el electrodo más importante es el electrodo de trabajo. Este electrodo está hecho de platino, que es un metal catalítico para monóxido de carbono respaldado por una membrana hidrófoba aunque permeable a los gases. El gas monóxido de carbono se difunde a través de la membrana porosa y se oxida electroquímicamente.
Los electrones involucrados en el flujo de la reacción electroquímica desde el electrodo producen la señal de salida del sensor. El electrodo de referencia proporciona un potencial electroquímico estable dentro del electrolito. Este electrodo está simplemente protegido de la exposición al gas monóxido de carbono, por lo que su potencial termodinámico es siempre similar y permanece estable. Además, no se permite que fluya corriente a través del electrodo de referencia. Se proporciona un contraelectrodo para completar el circuito de la celda electroquímica.
Este electrodo funciona sólo como segunda media celda y permite que los electrones entren o salgan del electrolito. El siguiente circuito controla el potencial del electrodo de trabajo y cambia la corriente de la señal a un voltaje conocido como potenciostato. La corriente del WE (electrodo de trabajo) se cambia a un voltaje a través del amplificador operacional U2. Entonces, este circuito mantiene el voltaje del electrodo de trabajo en el potencial de polarización (Vbias). El potencial RE (electrodo de referencia) se compara con el voltaje de entrada constante (Vbias). El amplificador operacional U1 en el circuito genera un voltaje en el CE (contraelectrodo) que es adecuado para generar una corriente que es exactamente equivalente e inversa a la corriente del electrodo de trabajo. Simultáneamente, se puede mantener un voltaje constante entre el electrodo de trabajo y el electrodo de referencia.
El sensor de monóxido de carbono también está equipado con un filtro químicamente selectivo que elimina los gases potencialmente perturbadores antes de que lleguen al electrodo de trabajo. Si el filtro químicamente selectivo funciona correctamente, el sensor químico tendrá menos respuesta a los gases que interfieren. La tecnología explicada anteriormente se puede modificar para proporcionar sensores que reaccionen a los distintos gases. Entonces, esto se puede lograr con diferentes electrodos de trabajo, filtros químicamente selectivos y potenciales de polarización.
Tipos de sensores químicos
Existen diferentes tipos de sensores químicos que se analizan a continuación.
alcoholímetro
Un alcoholímetro es un sensor químico que se utiliza para estimar el BAC (contenido de alcohol en sangre) a partir de una muestra de aliento. Cada vez que una persona bebe alcohol, exhala una cantidad de moléculas de alcohol que es directamente proporcional a la cantidad que bebe. Por lo tanto, este sensor está diseñado particularmente para medir el BAC de una persona con frecuencia para decidir si está conduciendo un vehículo de manera segura o no. Una vez que las moléculas de alcohol interactúan a través del receptor, se encuentran con una sustancia química más encerrada en el receptor, como ácido sulfúrico, nitrato de plata, agua y dicromato de potasio. Cuando se reconoce la diferencia química entre las dos cámaras, se puede generar e indicar una señal eléctrica a través de su aguja o pantalla.
Sensor de dióxido de carbono
Un sensor de dióxido de carbono también se conoce como Sensor de CO2 que se utiliza para medir el gas CO2. Los principios comunes para este sensor son los sensores de gas infrarrojos y los sensores de gas químico. Por lo tanto, medir el gas CO2 es importante para observar la calidad del aire interior, la función pulmonar en el dispositivo capnógrafo y en diversas áreas industriales.
Detector de monóxido de carbono
Un detector de monóxido de carbono es un dispositivo que se utiliza para detectar la presencia de gas CO y evitar el envenenamiento por monóxido de carbono. El gas monóxido de carbono es un gas incoloro, inodoro e insípido producido por la ignición parcial de materiales que contienen carbono. Los niveles altos de este gas pueden ser muy peligrosos para los humanos según la cantidad presente y la duración de la exposición. Estos detectores están diseñados principalmente para medir los niveles de CO eventualmente y dar una alarma antes de que se acumulen niveles peligrosos de CO en los alrededores, brindando a las personas una advertencia suficiente para refrescar el área de manera segura o salir.
Nariz electrónica
Un nariz electronica o e-nose es un dispositivo utilizado para detectar sabores u olores. Es capaz de reproducir los sentidos humanos con conjuntos de sensores y sistemas de reconocimiento de patrones. Por lo tanto, las etapas del proceso de reconocimiento están relacionadas con el olfato humano y se realizan para comparación, identificación, cuantificación y otras aplicaciones como; almacenamiento y recuperación de datos. Las etapas del proceso de reconocimiento son similares al olfato humano y se realizan para identificación, comparación, cuantificación y otras aplicaciones, incluido el almacenamiento y la recuperación de datos.
Sensor de nanobarra de óxido de zinc
Un sensor de nanobarra de óxido de zinc (sensor de nanobarra de ZnO) es un dispositivo óptico o electrónico que se utiliza para detectar la presencia de moléculas líquidas o ciertos gases dentro de la atmósfera ambiental. Este sensor químico utiliza un área de superficie mejorada para todos los materiales de tamaño nanométrico, como las nanobarras de ZnO. La absorción de moléculas en las nanobarras se puede detectar a través de diferencias en las propiedades de las nanobarras, como fotoluminiscencia, frecuencia de vibración, conductividad eléctrica, masa, etc. El método más simple y popular es pasar corriente eléctrica a través de las nanobarras y monitorear sus cambios al exponerse a gas.
Sensor potenciométrico
Un sensor potenciométrico es un tipo de sensor químico que se utiliza para determinar la concentración analítica de algunos componentes en la solución (o) del gas analito. Este sensor mide el potencial eléctrico de un electrodo cuando no hay voltaje presente. Este sensor tiene muchos beneficios como simplicidad y rentabilidad en comparación con los instrumentos analíticos convencionales. Por lo tanto, estos sensores se pueden utilizar en diferentes campos como alimentación, atención médica, agricultura, monitoreo de la calidad de los alimentos, monitoreo de la calidad del agua, monitoreo de la salud, monitoreo ambiental, etc.
Sensor de hidrógeno
Un sensor de hidrógeno es un tipo de sensor; Se utiliza para detectar la presencia de gas hidrógeno en varios campos. Estos sensores son económicos, duraderos, compactos y muy sencillos de mantener en comparación con otros sensores de gas. El hidrógeno es un gas incoloro, insípido e inodoro. Este sensor debe usarse para detectar el contenido de hidrógeno en el medio ambiente y monitorear fugas de gas. Este sensor se utiliza en detectores de gas hidrógeno para detectar fugas de gas.
Sensor de cloruro fluorescente
El sensor de cloruro fluorescente es un tipo de sensor químico que se utiliza para análisis químicos, para medir el transporte de cloruro a través de las membranas celulares para ajustar el volumen celular, el equilibrio de carga, la excitabilidad de la membrana y el potencial de reposo. También se utilizan principalmente para el diagnóstico de fibrosis quística. Los descubrimientos de la participación del cloruro (Cl-) en los procesos fisiológicos estimulan las mediciones de Cl- intracelular dentro de las células vivas y el desarrollo de herramientas fluorescentes.
Diferencia B/N Sensor químico y biosensor
La diferencia entre sensores químicos y biosensores incluye lo siguiente.
| Sensor químico | biosensor |
| Un sensor químico es un analizador. | A biosensor es un dispositivo analítico, |
| Se utiliza para convertir una señal química en eléctrica. | Se utiliza para detectar una sustancia química que fusiona un componente biológico a través de un detector fisicoquímico. |
| Este sensor utiliza un receptor y un transductor. | Este sensor utiliza componentes biológicos y físicos. |
| Los sensores químicos miden y caracterizan compuestos químicos. | Los biosensores miden y caracterizan materiales orgánicos. |
| Ejemplos de sensores químicos son; alcoholímetros, sensores electroquímicos de gas y sensores de monóxido de carbono. | Ejemplos de biosensores son; Pruebas de embarazo y sensores de control de glucosa. |
| Estos sensores se utilizan en vigilancia ambiental, industria alimentaria, industria minera, detección médica, seguridad en defensa, bioingeniería, etc. | Los biosensores se utilizan para el seguimiento de enfermedades, la detección de contaminantes, el descubrimiento de fármacos, microorganismos que causan enfermedades, etc. |
Ventajas desventajas
Las ventajas de los sensores químicos incluyen las siguientes.
- El sensor químico brinda respuestas rápidas a diversos gases y vapores.
- Estos son asequibles.
- Los sensores químicos son muy fáciles de usar y portátiles
- Estos no son caros.
Las desventajas de un sensor químico incluyen las siguientes.
- Estos sensores son estrechos (o) su rango de temperatura es limitado.
- Este sensor no puede satisfacer todas las necesidades de monitoreo ecológico.
- Tiene una vida útil limitada.
Aplicaciones de sensores químicos
El aplicaciones de sensores químicos Incluya lo siguiente.
- Los sensores químicos tienen aplicaciones importantes en detección médica, monitoreo ambiental, industria alimentaria, bioingeniería, seguridad de defensa y industria minera.
- Las aplicaciones de sensores químicos incluyen principalmente seguridad, cuidados críticos, higiene industrial, controles de calidad de productos, controles de procesos, etc.
- Este sensor ayuda a medir y detectar cualidades químicas dentro de un analito.
- Se utilizan en medicina, seguridad del hogar, contaminación ambiental, etc.
- La detección química se utiliza en una amplia gama de disciplinas como; análisis electroquímico, medición biomédica, monitoreo de contaminación y control industrial.
- Estos sensores tienen varias aplicaciones para monitorear la contaminación y la detección de contaminantes.
Consulte esto para conocer más sensores químicos y sus interfaces;
- Sensor de gas metano MQ4.
- Sensor de gas hidrógeno MQ8.
Por lo tanto, esta es una descripción general de una sustancia química. sensor, estructura, trabajo g, circuito, tipos, diferencias, ventajas, desventajas y aplicaciones. Estos sensores son dispositivos que se utilizan para convertir una señal química en una analítica. Aquí, la señal química se puede formar mediante una interacción selectiva entre un material sensor ubicado en el sensor y un analito objetivo. Ejemplos de sensores químicos son; Detectores de monóxido de carbono, detectores de glucosa, mosquitos, pruebas de embarazo, etc. Aquí tienes una pregunta, ¿qué es un biosensor?
